【年度榜單】2018年度十大科學突破
2023-03-31 16:25:23
中國春節正月初四，一個由1000多位科學家組成的LIGO科學合作組織宣布：「Wedidit！」，在世界的一片驚詫和驚喜之中，拉開了2016年科學大發現的序幕：人類第一次捕捉到了來自13億光年外雙黑洞合併引發的時空「漣漪」。
除了接收到來自宇宙的新信息，這一年，人類撒向太空的種子遍地開花，科學家們探索了遙遠星球大氣的成分，「看」見了「暗物質星系」，發現了衛星冰殼下的海洋，還找到了離人類更近的宜居星球。
這一年，一隻被暱稱為「阿法狗」的AI，打敗了兩位人類頂級圍棋手，人類用失敗宣告了勝利，人工智慧的崛起邁出了裡程碑式的一步。
這一年，科學家在謹慎中嘗試著對人類自身生命的探索，升級版的人工合成生命體問世，第一個「三親」寶寶降生，對人類胚胎基因的編輯也獲得了批准。
本月初，國際純化學和應用化學聯合會（IUPAC）正式通過決議，將113號新元素命名為Nihonium（元素記號Nh）。?自此，元素周期表中正式迎來了首位由非歐美國家命名的元素。
琥珀中的恐龍標本（左）和該標本所屬的恐龍復原圖（右，局部）。
2016年12月，一條來自琥珀中的恐龍尾巴，震驚了世界。來自多個國家的古生物學研究團隊，第一次找到了非鳥類恐龍的標本。這項由中國和加拿大研究者合作的研究，在一塊琥珀中發現一截毛茸茸的尾巴。這段尾巴展開後長約6釐米，包含了至少8枚完整的尾椎。科學家們推測尾巴的主人是手盜龍類，生活於距今約9900萬年前。不同於以往發現的骨骼化石，琥珀中的動物標本能夠提供大量的細節，比如恐龍尾巴上的羽毛。這為探索羽毛演化發展模式提供了線索。
體外人工授精。接受線粒體置換的胚胎，將具有父母及線粒體捐獻者三方的DNA，因而被成為「三親嬰兒」。圖片來源：Alamy/Telegraph
2月，英國生育和胚胎學管理局（HFEA）宣布，倫敦的科學家已獲得以研究為目的編輯人類胚胎基因組的授權。英國成為第一個允許人類胚胎基因編輯的國家。獲得批准的科學家為倫敦弗朗西斯·克裡克研究所的發育生物學家凱西·尼亞坎（KathyNiakan）團隊，他們希望利用CRISPR-Cas9技術對健康人類胚胎進行編輯，以了解為什麼一些妊娠會終止。
4月，世界上第一個「三親」寶寶在墨西哥誕生。「三親」嬰兒，指嬰兒同時帶有三個人的遺傳物質。嬰兒除攜帶父母的DNA外，還擁有來自捐獻者的線粒體DNA。「創造」這個「三親」寶寶的團隊負責人是紐約新希望生殖醫學中心（NewHopeFertilityClinic）的醫師張進，他表示這名男嬰健康狀況良好，但並沒有透露多少其他信息。健康「三親」寶寶的誕生令人欣慰，但研究團隊的做法也引來了廣泛的倫理爭議。幹預人類胚胎的技術可以拯救生命，但在臨床應用之前，也必須經過謹慎的評估與審視。
細菌，古菌，和真核生物最早的共同祖先，被稱為「LUCA」，即最近普適共同祖先。
2016年7月，科學家宣布找到了最近普適共同祖先LUCA（LastUniversalCommonAncestor）的355個基因。LUCA可能是生活在40億年前無氧環境中的喜熱微生物，並且依賴氫氣為生。這有力地支持了先前的假說：地球生命起源於類似海底火山周圍的那些深海熱泉。目前為止的遺傳學研究發現了有關LUCA的一些十分誘人的線索。大部分證據都暗示，LUCA也和現代細胞一樣，用DNA儲存遺傳信息；也會製造蛋白質，並使用ATP作為能量來源。加州大學洛杉磯分校的進化生物學家詹姆斯·萊克（JamesLake）稱這一新研究「令人矚目」，「往前邁了重要一步」。儘管LUCA早已仙逝，與它最為鄰近的親戚們也許仍和我們一起生存在這地球上。
矽基生命會長成什麼樣？上圖為一個大膽的矽基生命想像圖，生活在火山口溫泉中類似水熊蟲的生物。圖片來源：陳磊、美麗化學
距離地球40光年的巨蟹座55e，大氣主要由氫和氦構成，不含水蒸氣，卻可能含有一定的氰化氫。這是天文學家首次測出了一顆超級地球的大氣成分。
2月，天文學家在《天體物理期刊》（AstrophysicalJournal）上發表了對太陽系外行星巨蟹座55e大氣成分的分析結果，這是人類第一次有能力分析一顆超級地球的大氣層成分。5月，NASA的研究者們宣布SOFIA（StratosphericObservatoryforInfraredAstronomy）天文臺在火星大氣層中探測到氧原子，這距離上世紀70年代首次探測到氧原子已過去40年。8月，天文學家們在距離地球3億光年外的蜻蜓44星系中發現了大量暗物質的存在，這是目前天文學家發現的質量最大、暗物質比例最高的星系。同月，歐洲南方天文臺（ESO）宣布，在半人馬座比鄰星（ProximaCentauri）周圍發現了一顆位於宜居帶內的行星。9月，比利時皇家天文臺發布公告稱，根據數據推測，在土衛四（Dione）冰殼下存在一個深度達數萬米的地下海洋。這是繼土衛二和土衛六後，第三顆被發現有海洋存在的土星衛星。人類撒向太空的種子，正在逐漸開花。
普通衰老小鼠的肌肉細胞狀態（左）和接受了重編程的衰老小鼠的肌肉細胞狀態（右）。
2016年12月，索爾克研究所的科學家宣布了一種新的基因療法使得早衰小鼠的壽命延長了30%。這項發表在《細胞》上的研究表明，通過周期性誘導Oct4、Sox2、Klf4、c-Myc四種「山中因子」的短期表達，研究者能夠減輕早衰症小鼠模型的衰老症狀，並延長它們的壽命。在年齡較老的野生型小鼠中，類似的操作也能夠減輕代謝疾病和肌肉損傷的症狀。
1月28日，名為「阿爾法圍棋」（AlphaGo）的人工智慧，在沒有任何讓子的情況下以5:0完勝歐洲冠軍、職業圍棋二段樊麾。面對谷歌圍棋AI，人類最後的智力驕傲即將崩塌。上圖為AlphaGo與歐洲圍棋冠軍樊麾的5局較量。
2016年3月，人工智慧程序AlphaGo戰勝圍棋世界冠軍李世乭。這是人工智慧程對弈人類職業棋手的又一次勝利。AlphaGo是Google旗下DeepMind公司開發的電腦程式，開發團隊將改進的蒙特卡洛決策樹算法與深度神經網絡算法相結合的方法構建了AlphaGo最終的學習系統。其中，深度神經網絡由一個多達12層的包含上百萬個神經元節點的神經網絡構成。可以說AlphaGo的研發是當今人工智慧領域各類技術的集大成者，體現了人工智慧技術的最高水平。
在Syn3.0的473個基因中，159個基因與基因組信息的表達（藍色）有關，34個基因與基因組信息的維持（紅色）有關，84個基因涉及細胞膜結構和功能（黃色），81個基因涉及細胞代謝（紫色），79個基因的功能則無法歸類（藍綠色）。
在愛因斯坦提出廣義相對論整整一個世紀的歷史性時刻，我們站在了一個新時代的起點：通過位於美國列文斯頓和漢福德的高新引力波探測器，人類有望在不遠的將來捕捉到時空的漣漪，用一種前所未有的方式看待這個世界。
